CN113417705A - 柔性软切缸供热运行控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性软切缸供热运行控制系统，包括：切缸控制器以及与切缸控制器连接的第一调节阀、第二调节阀、压力检测装置、颤振检测装置和温度检测装置，切缸控制器用于在切缸工况中根据压力检测装置检测到的进汽压力、颤振检测装置检测到的振动频率以及温度检测装置检测到的蒸汽温度，对第一调节阀进行调节，以使高中压缸向低压缸的排汽流量减小到低压缸的最低安全冷却流量。本发明没有完全关闭对低压缸的排汽流量，不需要额外的冷却蒸汽旁路系统对低压缸进行冷却，可以减少对设备的投资，而且对切缸过程进行安全监控，以保证调节过程中低压缸的安全性，实现柔性软切缸。

Description

柔性软切缸供热运行控制系统

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，尤其涉及一种柔性软切缸供热运行控制系统。

背景技术

在碳达峰和碳中和的背景下，对火电机组尤其是大型热电联产机组进行深度调峰灵活性改造，扩大新能源消纳能力，已经是必然要求。而对于大型热电联产机组，切缸供热改造技术在近年来已经成为广为采纳的灵活性改造方式，为增加火电机组热电解耦深度调峰能力做出来积极贡献。

但是目前的切缸改造技术，采用的是完全快速关闭和快开中低压联通管调节阀的方式以进行切缸和抽凝工况的切换，所以需要设置低压缸的冷却蒸汽旁路系统。这一技术由于缺少对低压缸在切缸过程的安全监视，存在一定的运行隐患。而且操作比较繁琐，设备投资比较大。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性软切缸供热运行控制系统。

本发明提供了一种柔性软切缸供热运行控制系统，包括：切缸控制器以及与所述切缸控制器连接的第一调节阀、第二调节阀、压力检测装置、颤振检测装置和温度检测装置；其中：

所述压力检测装置，设置在低压缸的进气口侧，用于检测所述低压缸的进汽压力；

所述颤振检测装置，设置在所述低压缸的气缸上，用于检测所述气缸上叶片的振动频率；

所述温度检测装置，设置在所述低压缸的气缸上，用于检测所述气缸上叶片的叶顶位置的蒸汽温度；

所述第一调节阀，设置在高中压缸的第一排气口与所述低压缸的进汽口之间的连通管道上，用于调节所述高中压缸向所述低压缸的排汽流量；

所述第二调节阀，设置在所述高中压缸的第二排气口上，用于调节所述第二排气口的排汽流量；

所述切缸控制器，用于在切缸工况中根据所述压力检测装置检测到的所述进汽压力、所述颤振检测装置检测到的所述振动频率以及所述温度检测装置检测到的所述蒸汽温度，对所述第一调节阀进行调节，以使所述高中压缸向所述低压缸的排汽流量减小到所述低压缸的最低安全冷却流量。

本发明提供的柔性软切缸供热运行控制系统，将高中压缸向低压缸的排汽流量逐渐减小到最低安全冷却流量，由于没有完全关闭对低压缸的排汽流量，因此不需要额外的冷却蒸汽旁路系统对低压缸进行冷却，可以减少对设备的投资。而且，在调节第一调节阀的过程中，检测低压缸的蒸汽温度和振动频率等参数，根据这些参数对第一调节阀进行逐步缓慢调节，即对切缸过程进行安全监控，以保证调节过程中低压缸的安全性，即实现了柔性软切缸。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种柔性软切缸供热运行控制系统与高中压缸、低压缸的连接示意图。

附图标记：1-汽轮机中的高中压缸；2-低压缸；3-切缸控制器；4-第一调节阀；5-第二调节阀；6-压力检测装置；7-颤振检测装置；8-温度检测装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种柔性软切缸供热运行控制系统，如图1所示，该系统包括：切缸控制器3以及与所述切缸控制器3连接的第一调节阀4、第二调节阀5、压力检测装置6、颤振检测装置7和温度检测装置8；其中：

所述压力检测装置6，设置在低压缸2的进气口侧，用于检测所述低压缸2的进汽压力；

所述颤振检测装置7，设置在所述低压缸2的气缸上，用于检测所述气缸上叶片的振动频率；

所述温度检测装置8，设置在所述低压缸2的气缸上，用于检测所述气缸上叶片的叶顶位置的蒸汽温度；

所述第一调节阀4，设置在高中压缸1的第一排气口与所述低压缸2的进汽口之间的连通管道上，用于调节所述高中压缸1向所述低压缸2的排汽流量；

所述第二调节阀5，设置在所述高中压缸1的第二排气口上，用于调节所述第二排气口的排汽流量；

所述切缸控制器3，用于在切缸工况中根据所述压力检测装置6检测到的所述进汽压力、所述颤振检测装置7检测到的所述振动频率以及所述温度检测装置8检测到的所述蒸汽温度，对所述第一调节阀4进行调节，以使所述高中压缸1向所述低压缸2的排汽流量减小到所述低压缸2的最低安全冷却流量。

可理解的是，切缸工况是指切换为由高中压缸1主要供热，大幅度减少低压缸2供热的工作状态。

可理解的是，第一调节阀4与高中压缸1的排汽口连接，且与低压缸2的进汽口连接，因此第一调节阀4的进汽口与高中压缸1的排汽口连接，第一调节阀4的排汽口用于与低压缸2的进汽口连接。

可理解的是，由于压力检测装置6的作用是，检测低压缸2的进气压力，因此可以将压力检测装置6设置在高中压刚和低压缸2的连通管道上且靠近低压缸2侧的位置。

其中，颤振检测装置7设置在所述低压缸2的气缸上，以检测气缸上叶片的振动频率，例如，所述气缸上末级叶片的振动频率。

其中，所述温度检测装置8设置在所述低压缸2的气缸上，以检测所述气缸上叶片的叶顶位置的蒸汽温度，例如，所述气缸上末级叶片和次末级叶片的叶顶位置的蒸汽温度。

可理解的是，切缸控制器3的作用就是采集多种数据，然后根据这些数据对第一调节阀4进行调节，逐步减小调节阀的排汽流量，最终减小到低压缸2的最低安全冷却流量。

可理解的是，本发明没有完全且快速的切除低压缸2，而是逐步减少对低压缸2的排汽流量，最终将排汽流量减小到低压缸2的最低安全冷却流量，用于对低压缸2进行冷却，从而可以保证低压缸2的安全。由于没有完全关闭对低压缸2的排汽流量，因此不需要额外的冷却蒸汽旁路系统对低压缸2进行冷却，可以减少对设备的投资。

而且，在调节第一调节阀4的过程中，检测低压缸2的蒸汽温度和振动频率等参数，根据这些参数对第一调节阀4进行逐步缓慢调节，避免了现有切缸方法中快速关闭调节阀时引起的冲击，大大提高了机组切缸供热运行的柔性，以保证调节过程中低压缸2的安全性，即实现了柔性软切缸。

进一步的，切缸控制器3可以具体用于：根据所述进汽压力确定述高中压缸1向所述低压缸2的当前排汽流量；根据所述振动频率和所述蒸汽温度，对所述第一调节阀4进行调节以调节所述当前排汽流量。

也就是说，切缸控制器3根据压力检测装置6检测到的进汽压力可以得知高中压缸1向低压缸2的当前排汽流量，即第一调节阀4的开口大小。根据振动频率和蒸汽温度对低压缸2的当前运行情况进行监控，并根据监控结果对第一调节阀4进行调节。

如果振动频率较低以及蒸汽温度也较低，说明还可以进一步减少高中压缸1向低压缸2的排汽流量。如果振动频率较高，或者蒸汽温度较高，说明当前排汽流量比较小，不能满足低压缸2的需求，需要增多对低压缸2的排汽流量。

也就是说，所述切缸控制器3可以具体用于：在所述振动频率增大时和/或所述蒸汽温度升高时，对所述第一调节阀4进行调节以增大所述当前排汽流量。

当然，对于温度过高，也可以采用其他的方式解决，例如，对气缸进行喷水以降低温度。

在具体实施时，如果振动频率和/或蒸汽温度较高，而且超出了对应的安全范围，即超出了安全边界，长时间超出安全边界会有很大的安全隐患。此时就需要暂停对第一调节阀4的调节。持续对振动频率和蒸汽温度进行监控，如果所述振动频率和/或所述蒸汽温度超出对应的安全范围的时长达到的一定的时长，就不能继续进行切缸了。

也就是说，切缸控制器3还可以用于：判断所述振动频率和/或所述蒸汽温度是否在对应的安全范围内；若否，则暂停对所述第一调节阀4的调节，并确定所述振动频率和/或所述蒸汽温度在预设时长内是否仍超出对应的安全范围，则退出切缸工况。

也就是说，本发明通过切缸控制器3对切缸过程进行实时监控，必要时暂停切缸甚至退出切缸工况，避免切缸过程引起设备故障等。

其中，最低安全冷却流量，是指对低压缸2进行冷却所需的最低流量，这一参数受进汽压力和蒸汽温度的影响，进汽压力和/或温度越高，最低安全冷却流量也是越高的。因此在切缸控制器3在调节第一控制阀的过程中，可以根据所述蒸汽温度和所述进汽压力，实时计算所述低压缸2对应的最低安全冷却流量。

由于最低安全冷却流量是随着温度和压力而变化的，随着第一调节阀4的调节，低压缸2的蒸汽压力和蒸汽温度也会慢慢趋于稳定，对应的最低安全冷却流量也会慢慢变小，直到最低安全冷却流量不再减少。第一调节阀4也逐渐调节到该最低安全冷却流量对应的位置。

在具体实施时，由于第一调节阀4的调节，高中压缸1向低压缸2的排汽流量逐渐减少，这样高中压缸1内的压力会逐渐增大，为了保证高中压缸1的安全，本发明中切缸控制器3还用于：在通过调节所述第一调节阀4以减少所述高中压缸1向所述低压缸2的排汽流量的过程中，调节所述第二调节阀5以使所述高中压缸1内的压力保持在对应的安全范围内。

也就是说，在通过第一调节阀4逐渐减少高中压缸1对低压缸2的排汽流量的过程中，为了避免高中压缸1内的压力过高，则通过第二调节阀5调节高中压缸1在第二排汽口的排汽流量。

在具体实施时，若从切缸工况转换为抽凝工况时，此时需要逐渐调大第一调节阀4的开口，调大高中压缸1向低压缸2的排汽流量，所述切缸控制器3还可以用于：在抽凝工况中，通过第一调节阀4增大所述高中压缸1向低压缸2的排汽流量时，获取所述高中压缸1内的压力变化，并根据所述压力变化调节所述第二调节阀5，以使所述高中压缸1内的压力保持在对应的安全范围内。

也就是说，在第一调节阀4的开口增大时，为了避免高中压缸1内的压力减小的过快，可以减少第二调节阀5的开口，以保证高中压缸1内的压力保持在对应的安全范围内。

对于典型的300WM容量供热机组，通过本发明提供的系统可以实现机组在不需要对低压缸2设置冷却蒸汽旁路系统的情况下进行切缸供热运行，并且可实现在机组供热能力增加约100吨/时，降低煤耗约30克/千瓦时，同时相比现有切缸方法可减少操作时间约0.5小时，大幅提高机组切缸操作的灵活性和安全性。

本发明提供的柔性软切缸供热运行控制系统，将高中压缸1向低压缸2的排汽流量逐渐减小到最低安全冷却流量，由于没有完全关闭对低压缸2的排汽流量，因此不需要额外的冷却蒸汽旁路系统对低压缸2进行冷却，可以减少对设备的投资。而且，在调节第一调节阀4的过程中，检测低压缸2的蒸汽温度和振动频率等参数，根据这些参数对第一调节阀4进行逐步缓慢调节，即对切缸过程进行安全监控，以保证调节过程中低压缸2的安全性，可以安全的在切缸工况和抽凝工况间灵活切换，大大提高了机组切缸供热运行的柔性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种柔性软切缸供热运行控制系统，其特征在于，包括：切缸控制器以及与所述切缸控制器连接的第一调节阀、第二调节阀、压力检测装置、颤振检测装置和温度检测装置；其中：

所述压力检测装置，设置在低压缸的进气口侧，用于检测所述低压缸的进汽压力；

所述颤振检测装置，设置在所述低压缸的气缸上，用于检测所述气缸上叶片的振动频率；

所述温度检测装置，设置在所述低压缸的气缸上，用于检测所述气缸上叶片的叶顶位置的蒸汽温度；

所述第一调节阀，设置在高中压缸的第一排气口与所述低压缸的进汽口之间的连通管道上，用于调节所述高中压缸向所述低压缸的排汽流量；

所述第二调节阀，设置在所述高中压缸的第二排气口上，用于调节所述第二排气口的排汽流量；

所述切缸控制器，用于在切缸工况中根据所述压力检测装置检测到的所述进汽压力、所述颤振检测装置检测到的所述振动频率以及所述温度检测装置检测到的所述蒸汽温度，对所述第一调节阀进行调节，以使所述高中压缸向所述低压缸的排汽流量减小到所述低压缸的最低安全冷却流量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述切缸控制器还用于：在通过调节所述第一调节阀以减少所述高中压缸向所述低压缸的排汽流量的过程中，调节所述第二调节阀以使所述高中压缸内的压力保持在对应的安全范围内。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述切缸控制器具体用于：根据所述进汽压力确定述高中压缸向所述低压缸的当前排汽流量；根据所述振动频率和所述蒸汽温度，对所述第一调节阀进行调节以调节所述当前排汽流量。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述切缸控制器具体用于：在所述振动频率增大时和/或所述蒸汽温度升高时，对所述第一调节阀进行调节以增大所述当前排汽流量。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述切缸控制器还用于：判断所述振动频率和/或所述蒸汽温度是否在对应的安全范围内；若否，则暂停对所述第一调节阀的调节，并确定所述振动频率和/或所述蒸汽温度在预设时长内是否仍超出对应的安全范围，则退出切缸工况。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述切缸控制器还用于：根据所述蒸汽温度和所述进汽压力，实时计算所述低压缸对应的最低安全冷却流量。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述切缸控制器还用于：在开启所述低压缸时，获取所述高中压缸内的压力变化，并根据所述压力变化调节所述第二调节阀，以使所述高中压缸内的压力保持在对应的安全范围内。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述颤振检测装置用于检测所述气缸上末级叶片的振动频率。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述温度检测装置用于检测所述气缸上末级叶片和次末级叶片的叶顶位置的蒸汽温度。

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